一種智能化快速檢測(cè)煙用葉絲長(zhǎng)度及其分布的裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種智能化快速檢測(cè)煙用葉絲長(zhǎng)度及其分布的裝置和方法。所述裝置包括進(jìn)料機(jī)構(gòu)、進(jìn)料口設(shè)于進(jìn)料機(jī)構(gòu)之出料端下方的葉絲離散機(jī)構(gòu)、進(jìn)料端設(shè)于葉絲離散機(jī)構(gòu)之出料口下方的快速輸送機(jī)構(gòu)及檢測(cè)機(jī)構(gòu)，進(jìn)料機(jī)構(gòu)進(jìn)料速度小于快速輸送機(jī)構(gòu)送料速度，檢測(cè)機(jī)構(gòu)包括設(shè)于快速輸送機(jī)構(gòu)之出料端出料方向下方的背景光源、設(shè)于與背景光源相對(duì)的上方的所述圖像獲取單元，設(shè)于圖像獲取單元一側(cè)或兩側(cè)的照明光源，圖像處理單元與圖像獲取單元信號(hào)連接以檢測(cè)葉絲長(zhǎng)度及其分布。所述方法包括葉絲離散、圖像采集、圖像處理步驟。本發(fā)明通過(guò)葉絲離散后用圖像處理技術(shù)，以真實(shí)、準(zhǔn)確的獲取葉絲長(zhǎng)度和分布，具有自動(dòng)化程度高、檢測(cè)速度快、結(jié)果真實(shí)可靠的特點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】
一種智能化快速檢測(cè)煙用葉絲長(zhǎng)度及其分布的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種自動(dòng)化程度高、檢測(cè)速度快、檢測(cè)結(jié)果真實(shí)可靠的智能化快速檢測(cè)煙用葉絲長(zhǎng)度及其分布的裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)煙草加工工藝得到了較快發(fā)展，加工技術(shù)水平不斷提高，但基礎(chǔ)研究仍較為薄弱。打葉復(fù)烤(煙葉—葉片)、制絲(葉片—煙絲)和卷制(煙絲—卷煙)貫穿了從煙葉原料到卷煙產(chǎn)品的整個(gè)過(guò)程，因而是煙草工藝研究的核心和基礎(chǔ)?，F(xiàn)行的《卷煙工藝規(guī)范》要求有針對(duì)葉絲寬度的檢測(cè)項(xiàng)目，由于檢測(cè)手段的限制，長(zhǎng)期以來(lái)并無(wú)專門針對(duì)葉絲長(zhǎng)度的檢測(cè)項(xiàng)目，而是以葉絲結(jié)構(gòu)(主要指整絲率和碎絲率)這個(gè)檢測(cè)項(xiàng)目來(lái)代替(參見(jiàn)煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YC/T178-2003)。在切絲寬度確定后，所謂葉絲結(jié)構(gòu)主要是指不同長(zhǎng)度葉絲的占比。目前葉絲結(jié)構(gòu)檢測(cè)是利用純機(jī)械式的煙絲振動(dòng)分選篩，通過(guò)篩分樣品葉絲使不同長(zhǎng)度的葉絲分離，結(jié)果以各層或某幾層篩網(wǎng)上的累積重量占樣品總重量的比例來(lái)表示:檢測(cè)樣品重量為(1000±100)g，煙絲振動(dòng)分選篩設(shè)置有三層篩網(wǎng)，網(wǎng)孔形狀均為正方形，邊長(zhǎng)大小分別為3.35mm、2.5mm、1.0mm，篩選后3.35mm篩網(wǎng)上分選出的葉絲為長(zhǎng)絲，2.5mm篩網(wǎng)上分選出的葉絲為中絲，1.0mm篩網(wǎng)上分選出的葉絲為短絲，1.0mm篩網(wǎng)下分選出的葉絲為碎絲。樣品葉絲通過(guò)煙絲振動(dòng)分選篩后將葉絲分選成四類并分別稱重計(jì)算各自占比，一般分別使用長(zhǎng)絲率、中絲率、短絲率、碎絲率表示，其中長(zhǎng)絲率和中絲率統(tǒng)稱整絲率，各種長(zhǎng)度的葉絲占總重量的比率情況即為其長(zhǎng)度區(qū)間分布。《卷煙工藝規(guī)范》對(duì)各指標(biāo)有明確要求:整絲率多80%，碎絲率<3 %。
[0003]在卷煙加工過(guò)程中，葉絲結(jié)構(gòu)是一項(xiàng)重要指標(biāo)，與原料消耗和卷煙質(zhì)量密切相關(guān)。葉絲結(jié)構(gòu)反映的是葉絲長(zhǎng)度特征及不同長(zhǎng)度葉絲的比例，葉絲結(jié)構(gòu)是影響卷煙質(zhì)量的重要因素之一。
[0004]煙絲振動(dòng)分選篩篩分葉絲的原理是基于不同葉絲間物理尺寸上的差異，通過(guò)不同規(guī)格尺寸篩網(wǎng)孔完成分離過(guò)程。存在的不足主要有三點(diǎn)，首先，這種篩分原理決定了其結(jié)果不能反映所有抽檢葉絲樣品的真實(shí)長(zhǎng)度及其分布，葉絲均呈彎曲甚至卷曲狀，因此篩分過(guò)程可以理解為僅僅是按葉絲形狀之外截矩形長(zhǎng)度的不同將葉絲劃分為四類并計(jì)算每類的占比；其次，由于葉絲的形狀以及運(yùn)動(dòng)過(guò)程中相互交織、結(jié)團(tuán)、重疊等原因，篩網(wǎng)孔容易掛料和堵塞，并且存在過(guò)篩和漏篩現(xiàn)象，不該篩下來(lái)的葉絲被篩下來(lái)，而該篩下來(lái)葉絲卻沒(méi)被篩下來(lái)，影響篩分準(zhǔn)確性，葉絲沒(méi)有達(dá)到預(yù)想的篩分要求;另外，從統(tǒng)計(jì)結(jié)果來(lái)看，拋開分類的準(zhǔn)確性，由于在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，葉絲的分布極不均勻，最長(zhǎng)能到10mm以上，而煙絲振動(dòng)分選篩只將葉絲結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單劃分為四類，即四種長(zhǎng)度分布，而且具體到每一根葉絲，其長(zhǎng)度也是未知的。這將導(dǎo)致相關(guān)人員無(wú)法深入地研究葉絲結(jié)構(gòu)與切絲設(shè)備間的聯(lián)系，無(wú)法從切絲工序的上、下游工序入手進(jìn)一步深入研究葉片結(jié)構(gòu)與葉絲結(jié)構(gòu)以及葉絲結(jié)構(gòu)與卷煙質(zhì)量的關(guān)系O
[0005]由于葉絲的質(zhì)量直接影響到成品煙支的質(zhì)量(煙支的重量、密度、空頭率等重要指標(biāo))。因此，如何快速、真實(shí)、可靠的測(cè)量葉絲長(zhǎng)度，是對(duì)切葉絲機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和切絲質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，以及為研究葉絲長(zhǎng)度與制絲質(zhì)量、葉絲長(zhǎng)度與卷接質(zhì)量、葉絲長(zhǎng)度與內(nèi)在質(zhì)量等課題提供基礎(chǔ)的關(guān)鍵技術(shù)之一。
[0006]隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和圖像處理技術(shù)的發(fā)展，部分諸如采用平鋪檢測(cè)臺(tái)采集圖像并處理以計(jì)算葉絲形態(tài)的方法，不僅平鋪受人為影響因素大，而且前期離散工作量大，且僅能適應(yīng)于少量樣品的檢測(cè)，因此其檢測(cè)速度慢、檢測(cè)結(jié)果的重復(fù)性差、工作量大。所以，目前迫切需要采用新的研究思路和方法，建立一種能夠真實(shí)、可靠的測(cè)定葉絲結(jié)構(gòu)的方法和裝置，并以此為基礎(chǔ)，為今后煙草加工新工藝、新技術(shù)的研究開發(fā)提供理論依據(jù)，從而引導(dǎo)現(xiàn)有煙草加工工藝技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的第一目的在于提供一種自動(dòng)化程度高、檢測(cè)速度快、結(jié)果真實(shí)可靠的智能化快速檢測(cè)煙用葉絲長(zhǎng)度及其分布的裝置;第二目的在于提供一種基于第一目的裝置實(shí)現(xiàn)的檢測(cè)方法。
[0008]本發(fā)明的第一目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:包括進(jìn)料機(jī)構(gòu)、葉絲離散機(jī)構(gòu)、快速輸送機(jī)構(gòu)、檢測(cè)機(jī)構(gòu)，所述葉絲離散機(jī)構(gòu)之進(jìn)料口設(shè)置于進(jìn)料機(jī)構(gòu)之出料端的下方，所述快速輸送機(jī)構(gòu)之進(jìn)料端設(shè)置于葉絲離散機(jī)構(gòu)之出料口的下方，所述葉絲離散機(jī)構(gòu)用于分散進(jìn)料后煙用葉絲，所述進(jìn)料機(jī)構(gòu)進(jìn)料速度小于快速輸送機(jī)構(gòu)的送料速度，所述檢測(cè)機(jī)構(gòu)包括圖像獲取單元、背景光源、照明光源、圖像處理單元、出料口，所述快速輸送機(jī)構(gòu)之出料端延伸至檢測(cè)機(jī)構(gòu)之出料口上方，所述背景光源設(shè)置于快速輸送機(jī)構(gòu)之出料端延長(zhǎng)線的下方，所述圖像獲取單元設(shè)置于與背景光源相對(duì)的上方，所述照明光源設(shè)置于快速輸送機(jī)構(gòu)之出料端延長(zhǎng)線的上方且位于圖像獲取單元的一側(cè)或兩側(cè)，所述圖像處理單元與圖像獲取單元信號(hào)連接以檢測(cè)煙用葉絲長(zhǎng)度及其分布。
[0009]本發(fā)明的第二目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:包括葉絲離散、圖像采集、圖像處理步驟，具體包括:
[0010]A、葉絲離散:將待檢測(cè)葉絲通過(guò)進(jìn)料機(jī)構(gòu)送料，葉絲經(jīng)葉絲離散機(jī)構(gòu)的離散作用以均勻松散的姿態(tài)散落于快速輸送機(jī)構(gòu)上；
[0011 ] B、圖像采集:葉絲經(jīng)快速輸送機(jī)構(gòu)輸送至檢測(cè)機(jī)構(gòu)，葉絲通過(guò)圖像獲取單元下方時(shí)，圖像獲取單元獲取葉絲的投影原始圖像并傳輸給圖像處理單元；
[0012]C、圖像處理:采集到的葉絲原始圖像經(jīng)圖像處理單元處理后，逐個(gè)計(jì)算各葉絲的長(zhǎng)度和統(tǒng)計(jì)出不同長(zhǎng)度區(qū)間的葉絲質(zhì)量百分比。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果:
[0014]I)、葉絲通過(guò)進(jìn)料機(jī)構(gòu)自動(dòng)送料并經(jīng)葉絲離散結(jié)構(gòu)離散后送至檢測(cè)機(jī)構(gòu)，葉絲離散過(guò)程自動(dòng)完成，不僅工作量小，而且離散過(guò)程人工干預(yù)少，檢測(cè)可連續(xù)進(jìn)行，因此檢測(cè)速度快且重復(fù)性和再現(xiàn)性更高，檢測(cè)值更加真實(shí)可靠。
[0015]2)、通過(guò)圖像自動(dòng)獲取和計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)，以圖像處理單元快速、準(zhǔn)確獲得檢測(cè)葉絲在不同長(zhǎng)度區(qū)段的長(zhǎng)度分布，與傳統(tǒng)振動(dòng)分選篩檢測(cè)相比不僅檢測(cè)效率更高，而且更加準(zhǔn)確和可靠。
[0016]3)、通過(guò)本發(fā)明不僅可以快速準(zhǔn)確的獲得葉絲任意長(zhǎng)度區(qū)間分布數(shù)據(jù)進(jìn)而改善切絲質(zhì)量和設(shè)備加工能力，更重要的是可以為研究葉絲長(zhǎng)度與制絲質(zhì)量、葉絲長(zhǎng)度與卷接質(zhì)量、葉絲長(zhǎng)度與內(nèi)在質(zhì)量等課題提供可靠和大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，也為將葉絲結(jié)構(gòu)作為判定葉絲內(nèi)在品質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)提供數(shù)據(jù)支撐。
[0017]因此，本發(fā)明具有自動(dòng)化程度高、檢測(cè)速度快、結(jié)果真實(shí)可靠的特點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本發(fā)明之裝置典型結(jié)構(gòu)原理示意圖；
[0019]圖2為本發(fā)明之方法流程示意圖；
[0020]圖3為本發(fā)明之方法的二值化圖像示例圖；
[0021 ]圖中:1-進(jìn)料機(jī)構(gòu)，2-葉絲離散機(jī)構(gòu)，21-風(fēng)分室，22-松散針輥，23-高壓靜電發(fā)生器，24-靜電感應(yīng)棒，25-靜電輸送帶，26-毛刷，27-風(fēng)機(jī)，28-風(fēng)門，3-快速輸送機(jī)構(gòu)，4-檢測(cè)機(jī)構(gòu)，41-圖像獲取單元，42-背景光源，43-照明光源，44-圖像處理單元，45-出料口；
[0022]S100-葉絲離散，S200-圖像采集，S300-圖像處理，S310-二值化處理，S320-圖形標(biāo)記，S330-計(jì)算長(zhǎng)度，S340-統(tǒng)計(jì)總投影面積，S350-統(tǒng)計(jì)不同長(zhǎng)度區(qū)間投影面積，S360-計(jì)算質(zhì)量百分比。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，但不以任何方式對(duì)本發(fā)明加以限制，基于本發(fā)明教導(dǎo)所作的任何變更或改進(jìn)，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0024]如圖1所示，本發(fā)明的智能化快速檢測(cè)煙用葉絲長(zhǎng)度及其分布的裝置包括進(jìn)料機(jī)構(gòu)1、葉絲離散機(jī)構(gòu)2、快速輸送機(jī)構(gòu)3、檢測(cè)機(jī)構(gòu)4，所述葉絲離散機(jī)構(gòu)2之進(jìn)料口設(shè)置于進(jìn)料機(jī)構(gòu)I之出料端的下方，所述快速輸送機(jī)構(gòu)3之進(jìn)料端設(shè)置于葉絲離散機(jī)構(gòu)2之出料口的下方，所述葉絲離散機(jī)構(gòu)2用于分散進(jìn)料后煙用葉絲，所述進(jìn)料機(jī)構(gòu)I進(jìn)料速度小于快速輸送機(jī)構(gòu)3的送料速度，所述檢測(cè)機(jī)構(gòu)4包括圖像獲取單元41、背景光源42、照明光源43、圖像處理單元44、出料口 45，所述快速輸送機(jī)構(gòu)3之出料端延伸至檢測(cè)機(jī)構(gòu)4之出料口 45上方，所述背景光源42設(shè)置于快速輸送機(jī)構(gòu)3之出料端延長(zhǎng)線的下方，所述圖像獲取單元41設(shè)置于與背景光源42相對(duì)的上方，所述照明光源43設(shè)置于快速輸送機(jī)構(gòu)3之出料端延長(zhǎng)線的上方且位于圖像獲取單元41的一側(cè)或兩側(cè)，所述圖像處理單元44與圖像獲取單元41信號(hào)連接以檢測(cè)煙用葉絲長(zhǎng)度及其分布。
[0025]所述進(jìn)料機(jī)構(gòu)I為低速皮帶機(jī)且輸送速度為0.005?0.lm/s。
[0026]所述低速皮帶機(jī)為變頻調(diào)速皮帶機(jī)。
[0027]所述葉絲離散機(jī)構(gòu)2為靜電風(fēng)分器，所述靜電風(fēng)分器包括風(fēng)分室21、松散針輥22、高壓靜電發(fā)生器23、靜電感應(yīng)棒24、靜電輸送帶25、毛刷26、風(fēng)機(jī)27和風(fēng)門28，所述風(fēng)分室21呈“Y”形結(jié)構(gòu)，所述進(jìn)料機(jī)構(gòu)I之出料端延伸進(jìn)入風(fēng)分室21內(nèi)一側(cè)的上部，所述風(fēng)分室21內(nèi)的進(jìn)料機(jī)構(gòu)I之出料端上部設(shè)置有松散針輥22，所述風(fēng)分室21內(nèi)另一側(cè)固定設(shè)置有高壓靜電發(fā)生器23及其與之連接的靜電感應(yīng)棒24以及靜電輸送帶25，所述靜電感應(yīng)棒24與靜電輸送帶25的非承載面接觸，所述靜電輸送帶25的出料端設(shè)置有與之接觸的毛刷26，所述風(fēng)分室21下部設(shè)置有風(fēng)門28以及與之固定連接的風(fēng)機(jī)27。
[0028]所述靜電輸送帶25向上傾斜設(shè)置于風(fēng)分室2內(nèi)另一側(cè)的上部且其出料端延伸出風(fēng)分室2，所述毛刷26設(shè)置于風(fēng)分室21外部并與靜電輸送帶25之延伸出風(fēng)分室2的出料端接觸。
[0029]所述靜電輸送帶25為PVC或橡膠輸送帶，所述毛刷26為碳纖維或金屬纖維靜電毛屆IJ，所述風(fēng)門27為重力式風(fēng)門。
[OO3O ]所述快速輸送機(jī)構(gòu)3為輸送速度2?5m/s的高速皮帶機(jī)。
[0031]所述照明光源43之光路與圖像獲取單元41之成像方向呈30?45°傾角并聚光在快速輸送機(jī)構(gòu)3物料面的掃描線上。
[0032]所述快速輸送機(jī)構(gòu)3之轉(zhuǎn)動(dòng)軸設(shè)置有編碼器，所述圖像處理單元44與快速輸送機(jī)構(gòu)3之編碼器信號(hào)連接。
[0033]所述快速輸送機(jī)構(gòu)3為變頻調(diào)速，所述圖像處理單元44與快速輸送機(jī)構(gòu)3之變頻器信號(hào)連接。
[0034]所述圖像獲取單元41為大陣列線陣(XD。
[0035]所述背景光源42和/或照明光源43為L(zhǎng)ED陣列光源。
[0036]如圖2和3所述，本發(fā)明的智能化快速檢測(cè)煙用葉絲長(zhǎng)度及其分布的方法，包括葉絲離散、圖像采集、圖像處理步驟，具體包括:
[0037]A、葉絲離散:將待檢測(cè)葉絲通過(guò)進(jìn)料機(jī)構(gòu)I送料，葉絲經(jīng)葉絲離散機(jī)構(gòu)2的離散作用以均勻松散的姿態(tài)散落于快速輸送機(jī)構(gòu)3上；
[0038]B、圖像采集:葉絲經(jīng)快速輸送機(jī)構(gòu)3輸送至檢測(cè)機(jī)構(gòu)4，葉絲通過(guò)圖像獲取單元41下方時(shí)，圖像獲取單元41獲取葉絲的投影原始圖像并傳輸給圖像處理單元44;
[0039]C、圖像處理:采集到的葉絲原始圖像經(jīng)圖像處理單元44處理后，逐個(gè)計(jì)算各葉絲的長(zhǎng)度和統(tǒng)計(jì)出不同長(zhǎng)度區(qū)間的葉絲質(zhì)量百分比。
[0040]所述圖像處理步驟包括二值化處理、圖形標(biāo)記、計(jì)算長(zhǎng)度、統(tǒng)計(jì)總投影面積、統(tǒng)計(jì)不同長(zhǎng)度區(qū)間投影面積、計(jì)算質(zhì)量百分比分步驟，具體包括:
[0041]a、二值化處理:將采集的葉絲原始圖像進(jìn)行二值化處理得到二值化圖像；
[0042]b、圖形標(biāo)記:對(duì)二值化圖像后的每一幀圖像上的葉絲進(jìn)行I至N編號(hào)；
[0043]C、計(jì)算長(zhǎng)度:統(tǒng)計(jì)每一根標(biāo)記后的葉絲的投影面積，假設(shè)葉絲寬度固定，利用煙絲的投影面積除以煙絲的固定寬度得到葉絲的長(zhǎng)度；
[0044]d、統(tǒng)計(jì)總投影面積:統(tǒng)計(jì)二值化處理后所有檢測(cè)葉絲的面積之和作為總投影面積Ao;
[0045]e、統(tǒng)計(jì)不同長(zhǎng)度區(qū)間投影面積:統(tǒng)計(jì)二值化處理后不同長(zhǎng)度區(qū)間的葉絲投影總面積八?，下標(biāo)η理論取值范圍[I，⑴)；
[0046]f、計(jì)算質(zhì)量百分比:假設(shè)葉絲面密度均勻，不同長(zhǎng)度區(qū)間的葉絲質(zhì)量百分比PnSPn
—Αη/Αθ ο
[0047]所述圖像采集步驟中的圖像獲取單元(41)根據(jù)快速輸送機(jī)構(gòu)(3)的轉(zhuǎn)速信號(hào)采集圖像。
[0048]所述二值化處理和圖形標(biāo)記分步驟之間還包括預(yù)處理分步驟，所述預(yù)處理分步驟是將二值化圖像中像素?cái)?shù)小于特定數(shù)量的圖像區(qū)域視為雜質(zhì)進(jìn)行去除，然后采用“破裂法”去除因葉絲結(jié)構(gòu)不規(guī)則造成圖像產(chǎn)生的毛刺和寄生部分。
[0049]所述“破裂法”去除圖形毛刺中破裂點(diǎn)是一個(gè)三階矩陣，矩陣中心點(diǎn)(2，2)不為零，9個(gè)元素中不為零的個(gè)數(shù)為4。將破裂點(diǎn)去除后，比較3段像素的長(zhǎng)度，去除最短的一段，然后將去除的破裂點(diǎn)恢復(fù)到圖像中，最后留下一條與葉絲走向一致的連續(xù)單像素?zé)o毛刺圖像。
[0050]所述圖像采集步驟中的圖像獲取單元41根據(jù)快速輸送機(jī)構(gòu)3的轉(zhuǎn)速信號(hào)采集圖像。
[0051 ]所述A步驟中的進(jìn)料機(jī)構(gòu)I為輸送速度0.005?0.lm/s/的皮帶輸送機(jī)。
[0052 ]所述B步驟中的快速輸送機(jī)構(gòu)3的輸送速度為2?5m/s。
[0053]所述B步驟中照明光源43之光路與圖像獲取單元41之成像方向呈30?45°傾角并聚光在物料面的掃描線上。
[0054]本發(fā)明工作原理:
[0055]本發(fā)明通過(guò)進(jìn)料機(jī)構(gòu)和葉絲離散機(jī)構(gòu)的配合使葉絲自動(dòng)化、可連續(xù)性的離散，既減少了傳統(tǒng)葉絲離散的工作量，而且離散過(guò)程人工干預(yù)少，檢測(cè)可連續(xù)進(jìn)行，因此檢測(cè)速度快且重復(fù)性和再現(xiàn)性更高，檢測(cè)值更加真實(shí)可靠。此外，本發(fā)明采用快速輸送機(jī)構(gòu)使離散后的待檢測(cè)葉絲盡可能相互分離，通過(guò)照明光源和背景光源配合圖像獲取單元自動(dòng)獲取快速輸送機(jī)構(gòu)輸送的葉絲，獲取的圖像信號(hào)經(jīng)圖像處理單元處理，本發(fā)明假設(shè)葉絲面密度均勻，葉絲寬度固定，獲得各葉絲的長(zhǎng)度和統(tǒng)計(jì)出不同長(zhǎng)度區(qū)間的葉絲質(zhì)量百分比，從而為改善切絲質(zhì)量和設(shè)備加工能力，以及為研究葉絲長(zhǎng)度與制絲質(zhì)量、葉絲長(zhǎng)度與卷接質(zhì)量、葉絲長(zhǎng)度與內(nèi)在質(zhì)量等課題提供可靠和大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，也為將葉絲結(jié)構(gòu)作為判定葉絲內(nèi)在品質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)提供數(shù)據(jù)支撐。進(jìn)一步將進(jìn)料機(jī)構(gòu)設(shè)為低速皮帶機(jī)且輸送速度為0.005?0.lm/s，而快速輸送機(jī)構(gòu)的輸送速度設(shè)為2?5m/s，從而既能在充分保證待測(cè)葉絲的離散和檢測(cè)前盡量相互分離而提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性的情況下，又能提高檢測(cè)的效率。更進(jìn)一步采用“Y”形結(jié)構(gòu)風(fēng)分室和靜電輸送帶的葉絲離散機(jī)構(gòu)，在簡(jiǎn)化傳統(tǒng)葉絲風(fēng)分機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的同時(shí)，配合靜電輸送帶結(jié)構(gòu)以提高葉絲離散的效果，為后續(xù)葉絲檢測(cè)的準(zhǔn)確性打下良好基礎(chǔ)。進(jìn)一步將照明光源之光路與圖像獲取單元之成像方向呈30?45°傾角并聚光在物料面的掃描線上，能夠充分提高立體葉絲圖像的獲取清晰度。綜上所述，本發(fā)明通過(guò)葉絲離散后用圖像處理技術(shù)，以真實(shí)、準(zhǔn)確的獲取葉絲長(zhǎng)度和分布，具有自動(dòng)化程度高、檢測(cè)速度快、結(jié)果真實(shí)可靠的特點(diǎn)
[0056]實(shí)施例1
[0057]如圖1、圖2和3所示，智能化快速檢測(cè)煙用葉絲長(zhǎng)度及其分布的方法如下:
[0058]SlOO:將100g葉絲樣品平鋪于低速皮帶機(jī)的皮帶上，啟動(dòng)低速皮帶機(jī)以0.03m/s的輸送速度將葉絲送入風(fēng)分室21，葉絲樣品通過(guò)低速皮帶機(jī)和松散針輥22的共同作用以均勻松散的姿態(tài)下落至風(fēng)分室21，借助風(fēng)機(jī)27產(chǎn)生的氣流呈向上懸浮狀態(tài)，通過(guò)高壓靜電發(fā)生器23和靜電感應(yīng)棒24使靜電輸送帶25感應(yīng)上靜電，懸浮的葉絲不斷靠近靜電輸送帶25，由于靜電感應(yīng)現(xiàn)象被吸附在靜電輸送帶25上逐漸離開風(fēng)分室21，葉絲隨著靜電輸送帶25上行至尾部，在毛刷26的作用下自由飄落至輸送速度設(shè)為4m/s的快速輸送機(jī)構(gòu)3的輸送帶上，最終使葉絲在帶面上呈現(xiàn)完全離散化狀態(tài)輸送至檢測(cè)機(jī)構(gòu)4;
[0059]S200:進(jìn)入檢測(cè)機(jī)構(gòu)4的葉絲經(jīng)快速輸送機(jī)構(gòu)3的輸送帶輸送通過(guò)圖像獲取單元41下方時(shí)，通過(guò)照明光源43以及與圖像獲取單元41之成像方向呈40°傾角并聚光在物料面的掃描線上的背景光源42輔助，圖像獲取單元41獲取葉絲的投影原始圖像并傳輸給圖像處理單元44;
[0060]S300:圖像處理單元44獲取投影原始圖像后，按以下分步驟處理:
[0061]S310:將采集的葉絲原始圖像進(jìn)行二值化處理得到二值化圖像；
[0062]S320:對(duì)二值化圖像后的每一幀圖像上的葉絲進(jìn)行I至7253200編號(hào)；
[0063]S330:統(tǒng)計(jì)每一根標(biāo)記后的葉絲的投影面積，假設(shè)葉絲寬度固定，利用煙絲的投影面積除以煙絲的固定寬度得到葉絲的長(zhǎng)度；
[0064]S340:統(tǒng)計(jì)二值化處理后所有檢測(cè)葉絲的面積之和作為總投影面積A0 =143200mm2；
[0065]S350:統(tǒng)計(jì)二值化處理后3.35?2.5mm區(qū)間的葉絲投影總面積An=97900mm2 ；
[0066]S360:本發(fā)明假設(shè)葉絲面密度均勻，用面積百分比代替質(zhì)量百分比，因此3.35?2.5mm區(qū)間的葉絲質(zhì)量百分比Pn為Pn=An/Ao = 68.3 %。
[0067]根據(jù)煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《煙絲整絲率、碎絲率的測(cè)定方法》(YC/T 178-2003)對(duì)上述煙絲樣品進(jìn)行測(cè)定，3.35?2.5mm區(qū)間的煙絲質(zhì)量占取樣總質(zhì)量比率為67.5%。
[0068]實(shí)施例2
[0069]如圖1、圖2和3所示，智能化快速檢測(cè)煙用葉絲長(zhǎng)度及其分布的方法如下:
[0070]SlOO:將900g葉絲樣品平鋪于低速皮帶機(jī)的皮帶上，啟動(dòng)低速皮帶機(jī)以0.lm/s的輸送速度將葉絲送入風(fēng)分室21，葉絲樣品通過(guò)低速皮帶機(jī)和松散針輥22的共同作用以均勻松散的姿態(tài)下落至風(fēng)分室21，借助風(fēng)機(jī)27產(chǎn)生的氣流呈向上懸浮狀態(tài)，通過(guò)高壓靜電發(fā)生器23和靜電感應(yīng)棒24使靜電輸送帶25感應(yīng)上靜電，懸浮的葉絲不斷靠近靜電輸送帶25，由于靜電感應(yīng)現(xiàn)象被吸附在靜電輸送帶25上逐漸離開風(fēng)分室21，葉絲隨著靜電輸送帶25上行至尾部，在毛刷26的作用下自由飄落至輸送速度設(shè)為5m/s的快速輸送機(jī)構(gòu)3的輸送帶上，最終使葉絲在帶面上呈現(xiàn)完全離散化狀態(tài)輸送至檢測(cè)機(jī)構(gòu)4;
[0071 ] S200:進(jìn)入檢測(cè)機(jī)構(gòu)4的葉絲經(jīng)快速輸送機(jī)構(gòu)3的輸送帶輸送通過(guò)圖像獲取單元41下方時(shí)，通過(guò)照明光源43以及與圖像獲取單元41之成像方向呈30°傾角并聚光在物料面的掃描線上的背景光源42輔助，圖像獲取單元41獲取葉絲的投影原始圖像并傳輸給圖像處理單元44;
[0072]S300:圖像處理單元44獲取投影原始圖像后，按以下分步驟處理:
[0073]S310:將采集的葉絲原始圖像進(jìn)行二值化處理得到二值化圖像；
[0074]S320:對(duì)二值化圖像后的每一幀圖像上的葉絲進(jìn)行I至6713600編號(hào)；
[0075]S330:統(tǒng)計(jì)每一根標(biāo)記后的葉絲的投影面積，假設(shè)葉絲寬度固定，利用煙絲的投影面積除以煙絲的固定寬度得到葉絲的長(zhǎng)度；
[0076]S340:統(tǒng)計(jì)二值化處理后所有檢測(cè)葉絲的面積之和作為總投影面積A0 =1 29200mm2；
[0077]S350:統(tǒng)計(jì)二值化處理后彡2.5mm區(qū)間的葉絲投影總面積An= 115200mm2 ；
[0078]S360:本發(fā)明假設(shè)葉絲面密度均勻，用面積百分比代替質(zhì)量百分比，因此彡2.5mm區(qū)間的葉絲質(zhì)量百分比Pn為Pn = Αη/Αθ = 89.2%。
[0079]根據(jù)煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《煙絲整絲率、碎絲率的測(cè)定方法》(YC/T 178-2003)對(duì)上述煙絲樣品進(jìn)行測(cè)定，多2.5mm區(qū)間的煙絲質(zhì)量占取樣總質(zhì)量比率為87.8%。
[0080]實(shí)施例3
[0081 ] SlOO:將I 10g葉絲樣品平鋪于低速皮帶機(jī)的皮帶上，啟動(dòng)低速皮帶機(jī)以0.005m/s的輸送速度將葉絲送入風(fēng)分室21，葉絲樣品通過(guò)低速皮帶機(jī)和松散針輥22的共同作用以均勻松散的姿態(tài)下落至風(fēng)分室21，借助風(fēng)機(jī)27產(chǎn)生的氣流呈向上懸浮狀態(tài)，通過(guò)高壓靜電發(fā)生器23和靜電感應(yīng)棒24使靜電輸送帶25感應(yīng)上靜電，懸浮的葉絲不斷靠近靜電輸送帶25，由于靜電感應(yīng)現(xiàn)象被吸附在靜電輸送帶25上逐漸離開風(fēng)分室21，葉絲隨著靜電輸送帶25上行至尾部，在毛刷26的作用下自由飄落至輸送速度設(shè)為2m/s的快速輸送機(jī)構(gòu)3的輸送帶上，最終使葉絲在帶面上呈現(xiàn)完全離散化狀態(tài)輸送至檢測(cè)機(jī)構(gòu)4;
[0082]S200:進(jìn)入檢測(cè)機(jī)構(gòu)4的葉絲經(jīng)快速輸送機(jī)構(gòu)3的輸送帶輸送通過(guò)圖像獲取單元41下方時(shí)，通過(guò)照明光源43以及與圖像獲取單元41之成像方向呈45°傾角并聚光在物料面的掃描線上的背景光源42輔助，圖像獲取單元41獲取葉絲的投影原始圖像并傳輸給圖像處理單元44;
[0083]S300:圖像處理單元44獲取投影原始圖像后，按以下分步驟處理:
[0084]S310:將采集的葉絲原始圖像進(jìn)行二值化處理得到二值化圖像；
[0085]S320:對(duì)二值化圖像后的每一幀圖像上的葉絲進(jìn)行I至7980100編號(hào)；
[0086]S330:統(tǒng)計(jì)每一根標(biāo)記后的葉絲的投影面積，假設(shè)葉絲寬度固定，利用煙絲的投影面積除以煙絲的固定寬度得到葉絲的長(zhǎng)度；
[0087]S340:統(tǒng)計(jì)二值化處理后所有檢測(cè)葉絲的面積之和作為總投影面積A0 =156500mm2 ；
[0088]S350:統(tǒng)計(jì)二值化處理后彡3.35mm區(qū)間的葉絲投影總面積An= 12600mm2 ；
[0089]S360:本發(fā)明假設(shè)葉絲面密度均勻，用面積百分比代替質(zhì)量百分比，因此彡3.35mm區(qū)間的葉絲質(zhì)量百分比Pn為Pn=An/Ao = 8.1%。
[0090]根據(jù)煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《煙絲整絲率、碎絲率的測(cè)定方法》(YC/T 178-2003)對(duì)上述煙絲樣品進(jìn)行測(cè)定，多3.35mm區(qū)間的煙絲質(zhì)量占取樣總質(zhì)量比率為7.9%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種智能化快速檢測(cè)煙用葉絲長(zhǎng)度及其分布的裝置，其特征在于包括進(jìn)料機(jī)構(gòu)(I)、葉絲離散機(jī)構(gòu)(2)、快速輸送機(jī)構(gòu)(3)、檢測(cè)機(jī)構(gòu)(4)，所述葉絲離散機(jī)構(gòu)(2)之進(jìn)料口設(shè)置于進(jìn)料機(jī)構(gòu)(I)之出料端的下方，所述快速輸送機(jī)構(gòu)(3)之進(jìn)料端設(shè)置于葉絲離散機(jī)構(gòu)(2)之出料口的下方，所述葉絲離散機(jī)構(gòu)(2)用于分散進(jìn)料后煙用葉絲，所述進(jìn)料機(jī)構(gòu)(I)進(jìn)料速度小于快速輸送機(jī)構(gòu)(3)的送料速度，所述檢測(cè)機(jī)構(gòu)(4)包括圖像獲取單元(41)、背景光源(42)、照明光源(43)、圖像處理單元(44)、出料口(45)，所述快速輸送機(jī)構(gòu)(3)之出料端延伸至檢測(cè)機(jī)構(gòu)(4)之出料口(45)上方，所述背景光源(42)設(shè)置于快速輸送機(jī)構(gòu)(3)之出料端延長(zhǎng)線的下方，所述圖像獲取單元(41)設(shè)置于與背景光源(42)相對(duì)的上方，所述照明光源(43)設(shè)置于快速輸送機(jī)構(gòu)(3)之出料端延長(zhǎng)線的上方且位于圖像獲取單元(41)的一側(cè)或兩側(cè)，所述圖像處理單元(44)與圖像獲取單元(41)信號(hào)連接以檢測(cè)煙用葉絲長(zhǎng)度及其分布。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能化快速檢測(cè)煙用葉絲長(zhǎng)度及其分布的裝置，其特征在于所述進(jìn)料機(jī)構(gòu)(I)為低速皮帶機(jī)且輸送速度為0.005?0.lm/s。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能化快速檢測(cè)煙用葉絲長(zhǎng)度及其分布的裝置，其特征在于所述葉絲離散機(jī)構(gòu)(2)為靜電風(fēng)分器，所述靜電風(fēng)分器包括風(fēng)分室(21)、松散針輥(22)、高壓靜電發(fā)生器(23)、靜電感應(yīng)棒(24)、靜電輸送帶(25)、毛刷(26)、風(fēng)機(jī)(27)和風(fēng)門(28)，所述風(fēng)分室(21)呈“Y”形結(jié)構(gòu)，所述進(jìn)料機(jī)構(gòu)(I)之出料端延伸進(jìn)入風(fēng)分室(21)內(nèi)一側(cè)的上部，所述風(fēng)分室(21)內(nèi)的進(jìn)料機(jī)構(gòu)(I)之出料端上部設(shè)置有松散針輥(22)，所述風(fēng)分室(21)內(nèi)另一側(cè)固定設(shè)置有高壓靜電發(fā)生器(23)及其與之連接的靜電感應(yīng)棒(24)以及靜電輸送帶(25)，所述靜電感應(yīng)棒(24)與靜電輸送帶(25)的非承載面接觸，所述靜電輸送帶(25)的出料端設(shè)置有與之接觸的毛刷(26)，所述風(fēng)分室(21)下部設(shè)置有風(fēng)門(28)以及與之固定連接的風(fēng)機(jī)(27)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能化快速檢測(cè)煙用葉絲長(zhǎng)度及其分布的裝置，其特征在于所述靜電輸送帶(25)向上傾斜設(shè)置于風(fēng)分室(2)內(nèi)另一側(cè)的上部且其出料端延伸出風(fēng)分室(2)，所述毛刷(26)設(shè)置于風(fēng)分室(21)外部并與靜電輸送帶(25)之延伸出風(fēng)分室(2)的出料立而接觸。5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的智能化快速檢測(cè)煙用葉絲長(zhǎng)度及其分布的裝置，其特征在于所述靜電輸送帶(25)為PVC或橡膠輸送帶，所述毛刷(26)為碳纖維或金屬纖維靜電毛刷，所述風(fēng)門(27)為重力式風(fēng)門。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的智能化快速檢測(cè)煙用葉絲長(zhǎng)度及其分布的裝置，其特征在于所述快速輸送機(jī)構(gòu)(3)為輸送速度2?5m/s的高速皮帶機(jī)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能化快速檢測(cè)煙用葉絲長(zhǎng)度及其分布的裝置，其特征在于所述照明光源(43)之光路與圖像獲取單元(41)之成像方向呈30?45°傾角并聚光在快速輸送機(jī)構(gòu)(3)物料面的掃描線上。8.—種基于權(quán)利要求1所述裝置的智能化快速檢測(cè)煙用葉絲長(zhǎng)度及其分布的方法，其特征在于包括葉絲離散、圖像采集、圖像處理步驟，具體包括: A、葉絲離散:將待檢測(cè)葉絲通過(guò)進(jìn)料機(jī)構(gòu)(I)送料，葉絲經(jīng)葉絲離散機(jī)構(gòu)(2)的離散作用以均勻松散的姿態(tài)散落于快速輸送機(jī)構(gòu)(3)上； B、圖像采集:葉絲經(jīng)快速輸送機(jī)構(gòu)(3)輸送至檢測(cè)機(jī)構(gòu)(4)，葉絲通過(guò)圖像獲取單元(41)下方時(shí)，圖像獲取單元(41)獲取葉絲的投影原始圖像并傳輸給圖像處理單元(44); C、圖像處理:采集到的葉絲投影原始圖像經(jīng)圖像處理單元(44)處理后，逐個(gè)計(jì)算各葉絲的長(zhǎng)度和統(tǒng)計(jì)出不同長(zhǎng)度區(qū)間的葉絲質(zhì)量百分比。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的智能化快速檢測(cè)煙用葉絲長(zhǎng)度及其分布的方法，其特征在于所述圖像處理步驟包括二值化處理、圖形標(biāo)記、計(jì)算長(zhǎng)度、統(tǒng)計(jì)總投影面積、統(tǒng)計(jì)不同長(zhǎng)度區(qū)間投影面積、計(jì)算質(zhì)量百分比分步驟，具體包括: a、二值化處理:將采集的葉絲原始圖像進(jìn)行二值化處理得到二值化圖像； b、圖形標(biāo)記:對(duì)二值化圖像后的每一幀圖像上的葉絲進(jìn)行I至N編號(hào)； C、計(jì)算長(zhǎng)度:統(tǒng)計(jì)每一根標(biāo)記后的葉絲的投影面積，假設(shè)葉絲寬度固定，利用煙絲的投影面積除以煙絲的固定寬度得到葉絲的長(zhǎng)度； d、統(tǒng)計(jì)總投影面積:統(tǒng)計(jì)二值化處理后所有檢測(cè)葉絲的面積之和作為總投影面積A0; e、統(tǒng)計(jì)不同長(zhǎng)度區(qū)間投影面積:統(tǒng)計(jì)二值化處理后不同長(zhǎng)度區(qū)間的葉絲投影總面積An，下標(biāo)η理論取值范圍[I，⑴)； f、計(jì)算質(zhì)量百分比:假設(shè)葉絲面密度均勻，不同長(zhǎng)度區(qū)間的葉絲質(zhì)量百分比PnSPn=An/ Ao O10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的智能化快速檢測(cè)煙用葉絲長(zhǎng)度及其分布的方法，其特征在于所述圖像采集步驟中的圖像獲取單元(41)根據(jù)快速輸送機(jī)構(gòu)(3)的轉(zhuǎn)速信號(hào)采集圖像。
【文檔編號(hào)】G01B11/04GK106052571SQ201610579676
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年7月21日 公開號(hào)201610579676.X, CN 106052571 A, CN 106052571A, CN 201610579676, CN-A-106052571, CN106052571 A, CN106052571A, CN201610579676, CN201610579676.X
【發(fā)明人】林文強(qiáng), 劉澤, 何邦華, 易斌, 付亮, 唐軍, 溫亞?wèn)|, 馬寧
【申請(qǐng)人】云南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司